TWI576518B - 卡合機構及其組裝方法 - Google Patents

Description

卡合機構及其組裝方法

本發明係有關於一種卡合機構，特別係有關於一種具有記憶合金材質之卡合元件的卡合機構及其組裝方法。

目前市面上的筆記型電腦在組裝底部外殼的過程中，通常必須透過數個螺絲穿過外殼並往電腦內側鎖附，才能保持外殼整體的結構強度。惟此種以螺絲鎖附的方式即便在螺絲螺牙上塗佈耐落(Nylok)，仍有可能產生螺絲鬆脫的情況。

另一種外殼組裝的方式係將螺絲隱藏於腳墊(rubber foot)內側，但由於腳墊通常係以黏附方式結合於外殼上，如此一來容易造成維修者拆卸後必須更換背膠與腳墊，且若螺絲全部皆藏於腳墊下方，鎖附強度恐不足以承受所有測試壓力，使結構強度不足而影響產品的品質。

為了解決上述問題，本發明一實施例提供一種卡合機構，包括一第一構件、一第二構件以及一卡合元件。前述第一構件具有一第一卡合部與一穿孔，前述第二構件具有一第二卡合部，前述卡合元件具有記憶合金材質且形成有位於相反側之一第一端以及一第二端。當前述卡合元件在一第一既定溫度時處於一軟化狀態並穿過穿孔，且前述第一端卡合於第一卡合部，其中當卡合元件的溫度由第一既定溫度上升到一第二既 定溫度時，卡合元件處於一硬化狀態並變形而呈C字形結構，藉以使第二端卡合於第二卡合部。

於一實施例中，前述卡合機構更包括一導熱元件，設置於前述第二構件上並與卡合元件接觸。

於一實施例中，前述卡合元件具有鈦鎳合金、鈦鈀合金、鈦鎳銅合金、鈦鎳鈀合金或鈦鎳鉑合金。

於一實施例中，當前述卡合元件的溫度由前述第二既定溫度下降至第一既定溫度時，卡合元件處於軟化狀態，藉以使前述第二構件可脫離第一構件。

於一實施例中，前述第一卡合部具有一開口，且前述卡合元件的第一端卡合於開口內。

本發明一實施例更提供一種卡合機構的組裝方法，包括：提供一第一構件，其中第一構件形成有一第一卡合部與一穿孔；提供一第二構件，其中第二構件形成有一第二卡合部；提供一卡合元件，其中卡合元件具有記憶合金材質且形成有位於相反側之一第一端以及一第二端；對卡合元件降溫，以使卡合元件處於一軟化狀態；將卡合元件穿過前述穿孔並彎折卡合元件，並將卡合元件的第一端卡合於第一卡合部；將第二構件放置於第一構件上；對卡合元件加熱，並將卡合元件的第二端卡合於第二卡合部。

於一實施例中，前述第一卡合部具有一開口，且前述卡合元件的第一端卡合於開口內。

於一實施例中，前述卡合元件經過一熱處理程序而使其在室溫下呈C字形結構。

於一實施例中，前述方法更包括提供一導熱元件，設置於前述第二構件上並與前述卡合元件接觸。

於一實施例中，前述方法更包括：在前述卡合元件的第一端卡合於前述第一卡合部的步驟之後，對卡合元件加熱；在將前述第二構件放置於第一構件上的步驟之前，對卡合元件的第二端降溫，以使卡合元件處於軟化狀態。

1、1’‧‧‧卡合機構

10‧‧‧第一構件

20‧‧‧第二構件

30‧‧‧卡合元件

31‧‧‧第一端

32‧‧‧第二端

40‧‧‧導熱元件

100‧‧‧外殼機構

101‧‧‧第一卡合部

102‧‧‧穿孔

201‧‧‧第二卡合部

300‧‧‧第一外殼

400‧‧‧第二外殼

401‧‧‧表面

第1A、1B、1C圖係表示本發明一實施例之一卡合元件的示意圖；第2A圖係表示本發明一實施例之卡合機構的爆炸圖；第2B圖係表示第2A圖中的第一構件與長條形之卡合元件的示意圖；第2C圖係表示第2B圖中的卡合元件彎折後卡合於第一構件的示意圖；第2D圖係表示將第2C圖中的卡合元件加熱後的示意圖；第2E圖係表示將第2D圖中的卡合元件的第二端降溫並彎折的示意圖；第2F圖係表示第二構件放置於第一構件上的示意圖；第2G圖係表示第2A圖中之卡合機構組裝後的示意圖；第2H圖係表示第2G圖中之卡合機構的剖視圖；第3A圖係表示本發明一實施例之卡合機構組裝方法流程圖；第3B圖係表示本發明另一實施例之卡合機構組裝方法流程 圖；第4A圖係表示本發明另一實施例之卡合機構的示意圖；第4B圖係表示第4B圖中之卡合機構的剖視圖；以及第5圖係表示本發明一實施例之外殼機構的局部剖視圖。

有關本發明之卡合機構以及其組裝或拆解的方法將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是，下列之詳述以及具體之實施例，當提出有關卡合機構之示範實施例時，僅作為描述之目的以及並非用以限制本發明之範圍。

首先請參閱第1A圖，其中第1A圖係表示本發明一實施例之卡合元件30的示意圖。需特別說明的是，前述卡合元件30係含有記憶合金材質，其可經過一熱處理程序而呈現如第1A圖所示之C字形結構。舉例而言，可先將前述卡合元件30彎折成如第1A圖所示之形狀後，接著再將其置於300℃至500℃的環境下持續30至60分鐘，即可使卡合元件30硬化並在室溫下維持一固定之形狀(例如C字形)。

舉例而言，前述卡合元件30可包含鈦鎳合金(TiNi)、鈦鈀合金(TiPd)、鈦鎳銅合金(TiNiCu)、鈦鎳鈀合金(TiNiPd)、鈦鎳鉑合金(TiNiPt)或其他記憶合金材料。於一實施例中，前述卡合元件30亦可包含具有不同元素比例之鈦鎳合金(TiNi)，例如Ti_49.5Ni_50.5或Ti₅₀Ni₅₀，並透過不同的成形與熱處理條件，可達到所需應用之相變態溫度。

接著請一併參閱第1B、1C圖，其中第1B、1C圖係分別表示第1A圖中之卡合元件30經過降溫軟化後被彎折成L字 形結構和長條形結構之示意圖。如第1B、1C圖所示，當欲使第1A圖中之卡合元件30變形時，可將卡合元件30冷卻至一既定溫度，此時卡合元件30的結構軟化並產生可撓性。舉例而言，當卡合元件30冷卻至前述既定溫度時，可將其彎折成如第1B圖所示之L字形結構，或者彎折成如第1C圖所示之長條形結構；一旦卡合元件30的溫度回復到室溫時，卡合元件30即可自動恢復成如第1A圖所示的C字形結構。在實際應用中，前述卡合元件30亦可重複經過前述熱處理程序，進而改變並重新設定其於室溫狀態下的形狀。

請參閱2A圖，第2A圖係表示本發明一實施例之卡合機構1的爆炸圖。如第2A圖所示，前述卡合機構1主要包括一第一構件10、一第二構件20以及前述含有記憶合金材質的卡合元件30(例如包含鈦鎳合金，Ti_49.5Ni_50.5)，其中第一構件10具有一第一卡合部101及一穿孔102，第二構件20具有一第二卡合部201，前述卡合元件30則具有一第一端31及一第二端32。在本實施例中，前述第一卡合部101為一開口，第二卡合部201為一凹槽。

有關前述卡合機構1的組裝方法則請一併參閱2B-2G圖。如第2B圖所示，首先可將在室溫下呈C字形之卡合元件30降溫至一第一既定溫度(例如可使用冷凍劑將其冷卻至約-80℃至-20℃)，使得卡合元件30處於一軟化狀態，藉此可將其彎折成長條形(如第1B圖所示)；接著，可將軟化狀態下且呈長條狀的卡合元件30穿過第一構件10的穿孔102，並將卡合元件30彎折，使卡合元件30呈L字形(如第1C圖所示)，並將卡合 元件30的第一端31卡合於第一卡合部101(如第2C圖所示)。

接著請參閱第2D圖，在完成上述步驟後，可將卡合元件30從前述第一既定溫度加熱至一第二既定溫度(例如回復至室溫，約5℃至35℃)，以使卡合元件30回復呈C字形並處於硬化狀態，如此一來可使卡合元件30的第一端31更牢固地卡合於第一卡合部101。然後，可僅針對卡合元件30的第二端32噴灑冷凍劑，使其從第二既定溫度再次降溫至第一既定溫度，此時由於第二端32係處於軟化狀態，故可將其彎折，使得卡合元件30整體呈L字形(如第2E圖所示)，接著便可將第二構件20放置在第一構件10上(如第2F圖所示)。

隨之而後，可再對卡合元件30的第二端32從前述第一既定溫度加熱至第二既定溫度，以使卡合元件30轉變為硬化狀態並回復呈C字形，同時使得卡合元件30的第二端32卡合於第二構件20的第二卡合部201(如第2G、2H圖所示)。此時，藉由呈C字形之卡合元件30的第一端31、第二端32分別與第一卡合部101、第二卡合部201相互卡合，可使得第二構件20固定於第一構件10。

根據前述實施例之說明可知，本發明更提供前述卡合機構1的組裝方法，主要包括如第3圖所示之步驟，首先將具有記憶合金材質的卡合元件以熱機成形(thermomechanical forming)、冷作成型(cold forming)或其他記憶訓練(memory training)的成形方式，使卡合元件在室溫時呈C字形(步驟S0)，並提供具有第一卡合部及穿孔的第一構件、具有第二卡合部的第二構件、以及具有第一端及第二端之前述呈C字形的卡合元 件(步驟S10)，接著對卡合元件降溫以使其處於一軟化狀態，並將其彎折呈長條形(步驟S20)，再將卡合元件穿過第一構件的穿孔並將卡合元件的第一端卡合於第一卡合部(步驟S30)，隨後對卡合元件加熱以回復呈C字形(步驟S40)，然後再對卡合元件的第二端降溫以使其處於軟化狀態，並彎折第二端以使卡合元件呈L字形(步驟S50)，將第二構件放置於第一構件上(步驟S60)，最後則是對卡合元件加熱以使卡合元件回復呈C字形，以使第二端卡合於第二卡合部(步驟S70)。

然而，在前述卡合機構1的組裝方法中，也可省略步驟S40、S50(如第3B圖的步驟所示)，亦即在第2C圖中呈L字形的卡合元件30處於軟化狀態(第一既定溫度)時(步驟S30)，就將第二構件20放置在第一構件10上(步驟S60)，並且對卡合元件30從第一既定溫度加熱至第二既定溫度，以使卡合元件30處於硬化狀態並回復呈C字形(步驟S70)，此時卡合元件30係與第一卡合部101、第二卡合部201相互卡合，以固定第一構件10與第二構件20。

當欲拆解前述卡合機構1時(使第一構件10脫離第二構件20)，可對卡合元件30的第二端32進行冷卻，並使其降溫至前述第一既定溫度(例如可以冷凍劑或是冷卻治具來降溫)，使得卡合元件30的第二端32轉變為軟化狀態，此時使用者只要將第二構件20向上拉起，即可使第二卡合部201順利脫離卡合元件30，藉以使第一構件10與第二構件20相互分離。

第4A、4B圖係表示本發明另一實施例之卡合機構1’的示意圖，其中卡合機構1’與前述卡合機構1(第2A-2H圖)的 主要差別在於增設了一導熱元件40(例如可包含銅材質)，前述導熱元件40設置於第二構件20上，當卡合元件30的第二端32卡合於第二卡合部201時會與導熱元件40接觸。若欲對卡合元件30的第二端32降溫而使其呈軟化狀態時，可透過導熱元件40對二端32進行冷卻，例如可將冷凍噴劑噴灑或其它冷卻方式於導熱元件40而對第二端32進行降溫動作。

前述卡合機構1’也可應用於一電子裝置(如筆記型電腦或手機)的外殼中(如第5圖所示)。第5圖係顯示本發明一實施例之電子裝置的外殼機構100剖視圖，於本實施例中的外殼機構100包括如第4A、4B圖所示的卡合機構1’、一第一外殼300以及一第二外殼400，其中卡合機構1’中的第一構件10固定於第一外殼300，第二構件20則固定於第二外殼400，且卡合機構1’中的導熱元件40係設置在第二外殼400與第二構件20之間並與第二外殼400接觸，藉此可用以組裝電子裝置之第一外殼300和第二外殼400。當欲使第一外殼300和第二外殼400分離時，可直接對第二外殼400的表面401噴灑冷凍劑，其中透過導熱元件40可加速卡合元件30的第二端32降溫，並使其軟化，藉此可使第二外殼400與第二構件20順利地脫離卡合元件30，進而可將第二外殼400與第二構件20自第一外殼300與第一構件10卸除。

綜上所述，本發明提供一種卡合機構與其組裝方法，上述卡合機構包含有一第一構件、一第二構件、以及一含有記憶合金材質的卡合元件。由於前述卡合元件含有記憶合金材質，故可將其應用於電子裝置(如筆記型電腦或手機)的外殼 機構上，此種設計不僅可省去機械式組裝的流程，又可得到無螺絲外露而美化其視覺上的整體感，此外更可透過簡單的降溫治具或以如噴灑冷凍劑的方式，即可快速地拆解電子裝置的外殼。

上述之實施例以足夠之細節敘述使所屬技術領域之具有通常知識者能藉由上述之描述實施本發明所揭露之系統以及方法，以及必須了解的是，在不脫離本發明之精神以及範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧卡合機構

10‧‧‧第一構件

20‧‧‧第二構件

30‧‧‧卡合元件

31‧‧‧第一端

32‧‧‧第二端

101‧‧‧第一卡合部

102‧‧‧穿孔

201‧‧‧第二卡合部

Claims (8)

1. 一種卡合機構，包括：一第一構件，具有一第一卡合部；一第二構件，具有一第二卡合部；一卡合元件，具有記憶合金材質且形成有位於相反側之一第一端以及一第二端，當該卡合元件在一第一既定溫度時處於一軟化狀態，且該第一端卡合於該第一卡合部；其中當該卡合元件的溫度由該第一既定溫度上升到一第二既定溫度時，該卡合元件產生形變並處於一硬化狀態，藉以使該第二端卡合於該第二卡合部；以及一導熱元件，設置於該第二構件上並與該卡合元件接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之卡合機構，其中該第一構件更具有一穿孔，當該卡合元件在該第一既定溫度時處於該軟化狀態，該卡合元件穿過該穿孔，且當該卡合元件的溫度由該第一既定溫度上升到該第二既定溫度時，該卡合元件產生形變而呈C字形結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之卡合機構，其中該卡合元件具有鈦鎳合金、鈦鈀合金、鈦鎳銅合金、鈦鎳鈀合金或鈦鎳鉑合金。
4. 如申請專利範圍第1項所述之卡合機構，其中當該卡合元件的溫度由該第二既定溫度下降至該第一既定溫度時，該卡合元件處於該軟化狀態，藉以使該第二構件可脫離該第一構件。
5. 一種卡合機構的組裝方法，包括： 提供一第一構件，其中該第一構件形成有一第一卡合部；提供一第二構件，其中該第二構件形成有一第二卡合部；提供一卡合元件，其中該卡合元件具有記憶合金材質且形成有位於相反側之一第一端以及一第二端；對該卡合元件降溫，以使該卡合元件處於一軟化狀態；將該卡合元件的該第一端卡合於該第一卡合部；將該第二構件放置於該第一構件上；提供一導熱元件，設置於該第二構件上並與該卡合元件接觸；以及對該卡合元件加熱，並將該卡合元件的該第二端卡合於該第二卡合部。
6. 如申請專利範圍第5項所述之卡合機構的組裝方法，其中該第一構件更形成有一穿孔，該卡合元件穿過該穿孔。
7. 如申請專利範圍第5項所述之卡合機構的組裝方法，其中該卡合元件經過一熱機成形或一冷作成型而使其在室溫下呈C字形結構。
8. 如申請專利範圍第5項所述之卡合機構的組裝方法，其中該方法更包括：在該卡合元件的該第一端卡合於該第一卡合部的步驟之後，對該卡合元件加熱；在將該第二構件放置於該第一構件上的步驟之前，對該卡合元件的該第二端降溫，以使該卡合元件處於該軟化狀態。